PLM集成化过程管理

现代产品开发面向开发过程各个阶段,以产品为核心来组织和管理产品开发活动,通过不同企业或部门的协同来完成产品开发。随着协同开发、并行工程等思想在深度上进一步发展,在

2.1引言
   现代产品开发面向开发过程各个阶段,以产品为核心来组织和管理产品开发活动,通过不同企业或部门的协同来完成产品开发。随着协同开发、并行工程等思想在深度上进一步发展,在广度上向产品全生命周期中的每一个阶段渗透,产品开发过程中涉及的业务知识和管理知识越来越复杂。为了适应新的协同产品开发需求,本文对传统的PLM过程管理进行改进,提出了一套集成工作流管理与项目管理的过程管理方法。
 
2.2PLM环境下的集成化过程管理
2.2.1集成化过程管理概述

   PLM环境下的过程管理要比传统的过程管理更为复杂,因为它是基于特定产品开发境。PLM协同环境下的产品开发过程是由多种活动组成的一个有机集合,涉及人员、资源、进度、信息等不同要素。为了使产品开发过程能够在有限的时间内,低成本、高质量的有序完成,PLM环境下产品开发过程管理需要对产品开发过程中的各种活动、人员、资源以及时间作统筹计划和安排,并在实施过程中对发生的各种冲突进行调度和控制。
 
   因此,一种集成了多种技术的过程管理理论被越来越多的应用到生产实践当中。在此方向上不同应用领域的国内外学者提出了众多的研究方法。田熙清等人为了解决项目的业务流程多样性、不确定性与传统项目管理中固定流程之间的冲突,在通用的项目管理系统中运用工作流技术实现了流程变更功能,从而建立基于工作流的集成原有应用的项目管理系统。
 
   而沈春龙等人则讨论了采用可变流程的项目管理系统的体系结构的设计,并对协同环境下项目到任务/活动的映射理论以及系统设计过程中关键问题进行了比较深入地探讨,实现了对产品设计中任务流的管理与监控。
 
   刘易勇等人为了适应行业制造管理的需要,将项目管理技术引入到产品制造过程管理中来,将面向定单生产的一个行业制造过程当作一个项目进行处理,用项目管理的技术来实现对产品生产过程的计划编制、进度跟踪、计划调整以及成本跟踪等多方面的管理与控制。
 
   上海交通大学曹建、张申生等人提出了一个基于双层工作流空间的项目管理与执行集成过程模型。他们认为项目管理与工作流技术对业务过程的支持具有很强的互补性,为了从整体上描述项目生命周期中涉及的工作流,他们引入工作流空间的概念,以此为基础,定义了的项目管理与执行集成过程模型,并通过深入研究过程规划与过程调整的方法,实现了过程模型的动态演化。集成化过程管理从全局优化的角度出发,对产品开发的各个活动进行管理和控制,综合考虑了产品开发中的所有相关过程。
 
   总体来说,目前PLM环境下集成化过程管理比较普遍的是,集成工作流管理和项目管理。工作流管理能提供确切的过程描述和自动化的任务传递,项目管理能够制定详细的项目进度计划和任务分解。




 
2.2.2集成化过程管理的需求分析
2.2.2.1产品开发过程的特点

   现代产品开发过程面向于产品全生命周期,它摆脱了一般按照部门功能来组织和管理产品开发活动的传统开发模式,转而以产品为核心对产品开发活动进行组织和管理,并通过开发成员之间的协作来完成整个产品开发过程[8]。这种开发模式的转变,使开发团队的组织结构变得相对灵活,同时也使产品开发过程出现了一些新的特点。
 
   本文分析了PLM协同开发环境的产品开发过程的特点,归纳如下几点:
   1)产品开发活动具有可分解性和层次性通常来说,现代产品开发并不是由单个人、单个部门就能完成的,它需要多个部门、众多人员共同参与,协同工作才能完成。因此实际工作中我们需要将复杂的产品开发活动分解为若干个子活动,表现为开发活动的可分解性和层次性。

   2)开发任务之间关系复杂现代产品开发是一个密切协作的过程,各个成员承担整个产品开发任务的不同部分,活动与活动间彼此关联,既可能存在着时序上的先后关联,也可能存在数据信息上的依赖约束,表现出复杂的关系。

   3)产品开发活动的动态性及流程的不确定性整个产品开发过程中的存在着许多不可确定的因素,如企业环境的变化、产品开发进度的调整、生产资源的短缺、成员的任务安排变动等,部分活动甚至需要根据运行时的信息来调整与其它活动间的逻辑关系,因此,现代协同产品开发活动更多的表现为一种动态性,其工作流程表现出不确定性。




 
2.2.2.2集成化过程管理的需求分析
   PLM环境下的产品开发是一个分布、动态、智能和多方合作的过程。根据上述对PLM协同环境下的产品开发过程特点的分析,集成工作流管理与项目管理的过程管理机制及相应模型应满足如下需求:

   1)支持活动的可分解性、层次性和动态性由于产品开发活动的可分解性和层次性,这要求过程模型既能支持由高抽象级别活动到具体活动的逐层分解成,又能支持对不同抽象级别的活动的表达。另外,有些活动执行和分解的具体细节在过程运行时才能确定,过程模型还应支持活动动态细化的功能。

   2)支持对各种复杂关系的表达PLM协同产品开发的任务关系复杂,不仅存在时序逻辑上的先后关系,还存在层次和约束规则。这就要求过程模型能采用多样化的表达方式来对过程模型中控制流进行描述,如基于规则的表示方法、WBS(工作分解结构)方法等。

   3)支持对不同类型活动的表达现代产品开发的活动还具有多样性的特点,可以从不同的角度进行分类。从活动类型来看,可分为执行活动、虚拟活动、原子活动等;从执行顺序来看,可分为顺序执行活动、并行执行活动、循环活动等;从执行对象来看可分为人工任务和自动任务。为了适应不同的应用场景,过程模型应能清晰地描述管理过程中所需的各种类型的活动。

   4)支持过程的柔性执行产品开发过程的动态性决定了过程执行应能适应变化的环境,因此过程模型也应具有柔性。这种柔性体现在很多方面,如活动分配规则的灵活定义、允许过程的不完全的定义、对过程执行的动态调控等。

   5)其它需求过程模型除了需要满足以上几点主要需求外,还要满足其它一些比较通用的需求,如支持模型的校验与分析、能用符合标准的描述语言来表示、能够与数据、组织等其它模型方便集成、能够支持可视化建模等。




 
2.2.3工作流管理与项目管理的关系
   在PLM协同产品开发环境下,产品开发过程既表现为活动及活动的时序逻辑关系,又必须在系统的思想下以项目的形式统一组织。因此,对于产品开发过程的管理,不仅要求能体现过程的定义与表现方法,了解过程进展信息,从整体上把握产品开发的进展状况,同时又需要从微观上支持开发人员所涉及的具体过程功能,反映过程之间的复杂任务关系。本论文提出的将工作管理与项目管理进行集成来进行产品开发过程的管理,是一种符合上述需求的、行之有效的管理方法。
 
   这种集成工作流管理与项目管理的过程管理方法,其核心是工作流管理和项目管理的分工与协作,这也是集成化过程管理的主要工作。在第一章,本文已经回答了部分企业管理人员和学者对于集成化过程管理中工作流管理与项目管理之间关系的困惑:

   如果已经建立了规范、结构化的工作流程,是否还需要建立项目管理体系?

   如果二者都是必须的,那么两者应该如何配合才能有效地融为一体?

   项目管理的管理内容到底是什么,与工作流管理的关系是什么?
 
   我们的答案是:工作流管理与项目管理之间是相辅相成的,“砣不离秤,秤不离砣”。为了保证结构化的工作流程有效执行,需要项目管理制度的有效落实;如果没有规范的工作流程,项目管理就失去了管理的基础,每个项目的管理过程就不具备一致性,也无法在多项目之间进行有效的协调与平衡。
 
   在此,我们对企业过程管理中工作流管理与项目管理之间的相互关系作详细的阐述。
   1)工作流程为项目管理的执行奠定了基础
   工作流程是工作流管理的核心,它由一系列具有共同目标的活动组成。而项目计划是项目管理工作的基础,主要包括工作分解(WBS)及计划编制。企业在规划工作流程的过程中,往往先对产品开发过程的阶段进行划分,如立项阶段、审核阶段、执行阶段等,并定义各个阶段中需要完成的具体活动。这种结构化的工作流程,在一定程度上为项目计划的制定提供了基础。同时,项目监控中的很多信息也依赖于对工作流程中关键控制点的监控。

   2)项目管理能保证工作流程的有效实现结构化的工作流程为产品开发的开展制定详细的工作计划,但是在流程梳理过程中,我们一般不对活动的执行细节进行明确定义,所以仅仅有规范化的工作流程显然还是不够的。为了保证产品开发活动顺利完成,我们还需要明确活动的执行人、负责人、完成时间以及活动间的进度配合关系等具体信息,这个工作正是通过项目计划来实现的。除此以外,项目管理还通过项目监控来保证活动的执行进度和质量。

   3)二者相辅相成项目管理与工作流管理项目相互配合,工作流程规划定义相应的执行活动,为项目管理奠定基础;项目管理通过项目计划、监控保障活动的顺利进行,二者相辅相成,使整个产品开发过程快速有序的进行。工作流就像是企业产品研发的“高速公路”,它为我们营造了一个高效的工作环境,而项目管理就像是这条“高速公路”上的“交通规则”,对整个工作流的运行进行监控和协调。如果缺乏有效的项目管理,研发工作流将缺乏效率;如果缺少工作流管理,那项目管理也只能成为空谈。
 
   因此,在实际产品开发过程中,企业不仅需要工作流管理的支持,同时也需要项目管理的协助,只有通过结构化的流程来保证研发工作的一致性和规范性,同时以有效的项目管理来保证流程的切实执行,才能终保证产品开发成功。




 
2.3集成化过程管理的功能体系
   一般而言,项目管理和工作流管理在企业过程管理中没有清晰的分级关系,二者均围绕着企业生产和经营活动,并行展开,相互交叉。项目管理的核心是工作结构分解以及各个任务之间的依存关系,强调对任务的资源分配、时间调度安排和跟踪监控;工作流管理强调在工作过程中自动化的协调、控制、通讯和信息传输等。我们依据管理对象和工作方式的差别,将集成化过程管理划分为纵向项目管理和横向工作流管理两大块。
 
2.3.1纵向项目管理
   从运行方式上,项目负责人通过项目管理中提供的管理工具如Gannt图等对产品开发过程中的任务进行分解和定义,形成一套完整的时间成本计划。同时,通过项目管理提供的任务执行和控制手段将任务合理地分配给不同产品开发团队,保证企业各项生产活动按计划进行。
 
   一般来说,项目管理应具备如下的主要功能:

   1)安排任务日程,制定进度计划。

   2)资源规划和成本预算功能项目成本预算和控制。

   3)项目监督和跟踪功能,包括项目的完成进度、资源消耗、工作分配情况等。

   4)项目报表功能。能快速、简便地生成多种数据报表和图表,如“资源使用状况”、“任务分配状况”、进度图表等,并能支持自定义综合报表。

   5)预测分析功能。能通过相应的数学模型对工期变动、成本变动、资源变动等进行分析,并在分析基础上对进度、投资、资金需求等进行一定程度的预测。

   6)资料交换功能。能方便从Excel、Lotus或各种数据库系统中获取资料,并支持电子邮件发送、获取项目信息等。

   7)支持对多项目和组合项目的处理。

   8)具有安全管理机制。依据上述功能需求,在集成化过程管理中,纵向项目管理按照面向的对象可概括为两个方面:第一方面,管理者立项,依据“项目—子项目—任务—活动”的层次结构关系对项目进行自顶向下的逐层分解,并分配人员、时间、资源,然后监督执行者进展状态,适时对项目分解进行调整,后项目结束时进行总结;另一方面,执行者查看项目计划,并按照计划执行任务,把执行的进展情况、遇到的问题等项目进展状态向管理者报告。




 
2.3.2横向工作流管理
   工作流是过程的一个计算机实现,主要用于可重复性的、能实时处理和控制的过程。工作流管理能实现并行产品开发过程中复杂的任务活动关系,自动协调和控制任务的执行和静态消息的发布或使用,使得确定的任务通过预先定义的顺序依次完成。工作流的安全性定义为任务的访问权限和任务的执行提供保障。工作流实例具有属性如时间、创始人等,工作流中的每个任务也具有各自的属性如开始时间、完成时间、执行者等,因此工作流模型可以实时地传递信息,采集活动或任务的数据结果。这些数据结果可以作为以后数据分析的依据。
 
   与纵向项目管理一样,横向工作流管理按照面向的对象也分为两个方面的功能:第一方面,管理者规划项目、子项目以及任务等相关工作流以及各流程阶段的目标、要求、方法等,然后通过流程网络图、甘特图监视流程进展,并调整流程;另一方面执行者查看流程规划,接收流程任务以执行流程。




 
2.3.3集成化过程管理的关键技术
   实现集成化的过程管理所涉及的技术有很多,包括并行工作流技术、项目管理技术、工程技术、软件过程等等,其中对本文所提出的集成工作流管理与项目管理的过程管理主要的是以下几项。

   1)工作流规划技术
   在产品开发过程中,整个产品开发任务由不同的成员通过承担,各个成员之间需要进行密切的协作;同时,产品开发过程又涉及到产品数据流、过程信息流和资源分配及使用等多方面,因此开发活动间存在着复杂的约束关系。如何处理好这些活动间的关系,使产品开发过程的各个环节高效有序地进行,是集成化过程管理的关键技术之一。
 
   2)项目分解技术
   众所周知,产品开发是一个涉及多成员的协同过程,因此需要对产品开发活动从总体到局部、从概要到详细进行逐层分解,任务只有细化到每个成员都能操作的粒度,开发活动才能顺利开展。由于这种层次结构一般与产品的结构相对应,而产品结构往往又比较复杂,所以产品开发任务也表现出复杂的递阶性和嵌套性。任务分解是任务执行前提,如何对产品开发项目进行分解,是提高任务执行并行程度、缩短任务执行时间的关键技术,也是本论文讨论的关键技术之一。

   3)工作流管理与项目管理集成建模技术
   在PLM协同产品开发环境下,产品开发过程既要求以项目的形式进行统一组织,执行过程中活动之间又表现出复杂的时序逻辑关系,因此将工作流管理与项目管理进行集成来进行产品开发过程管理是一种有效的方法。但是,如何进行集成建模,才能既从微观上控制具体活动的执行,又能从整体上把握产品开发的进展状况呢?这是集成化过程管理的关键技术,也是本文的关键技术。




 
2.4本章小结
   集成化过程管理是为了适应PLM协同开发环境对传统单一的过程管理模式在深度及广度上的延伸而提出的。其主要目标是用于解决目前PLM中工作流管理和项目管理分离的局面所带来的企业产品开发过程管理中的种种冲突和矛盾。本章首先详细探讨了PLM环境下集成化过程管理的概念和相关研究,提出了集成工作流管理与项目管理的管理方法。后本章给出了一种以项目管理为纵轴、工作流管理为横轴的集成化过程管理的功能技术体系,并探讨了其关键技术。本章的研究工作为论文的后续研究提供了指导思路和研究基础。


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